随着信息时代的发展,各种数据量爆发式增长,人们对存储器的要求也越来越高。在经历了从磁存储向闪存迭代的过程后,相变存储器(PCRAM)被认为是最具潜力取代闪存的下一代存储技术之一,但热串扰导致的可靠性问题等制约了PCRAM存储密度的提升,使得其迟迟未能大规模商用化。近年来,基于三维多层堆叠的3D XPoint存储器在同等工艺尺寸下可实现更高的存储密度,成为备受关注的下一代存储器。但是,3D XPoint存储器本质上仍属于相变存储器,并且与传统的平面结构相比,其多层堆叠的结构还导致了垂直方向上存储单元间的相互影响,带来更为复杂的热设计问题。因此,对3D XPoint存储器进行热设计研究显得尤为重要。本文首先基于有限元分析法对3D XPoint存储器进行建模,分析比较了水平电极结构和垂直电极结构两种典型的三维堆叠方式下3D XPoint存储器的热分布情况,发现垂直电极结构虽然效率更高,但面临着更为严重的热串扰现象的特点,以及结构参数改变和等比例缩小对增大单元间热串扰的变化规律,为优化3D XPoint存储器的结构设计提供了依据。在此基础上,本文进一步探讨了往往被忽略的相变材料热电效应对3D XPoint存储器性能的影响,研究发现热电效应对发热效率的影响与尺寸密切相关,随着材料间接触面积减小,热电效应对热串扰现象的影响从负面转向正面并逐渐增强,为优化3D XPoint存储器热设计提供了新的思路。