硫系化合物是包含一种或者多种硫族元素（硫S、硒Se或锑Te，但是不包含氧）的共价化合物。硫系化合物存储器主要采用以锗锑碲（GeSbTe）为代表的硫系化合物，利用其在晶态与非晶态之间巨大的电阻差异代表数据位“0”和“1”，通过施加不同的电脉冲实现材料在两态之间的可逆转换。

硫系化合物存储器的优点包括：具有良好的可等比缩小特性（尺寸越小时操作电流越小），动态数据范围大，易实现多值，擦写速度快，抗辐照，工艺简单，可与互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor; CMOS）工艺兼容。硫系化合物存储器已被用于部分手机存储卡。2015年，美国英特尔（Intel）公司和美光（Micron）公司联合推出三维堆叠的硫系化合物存储器——3D X-Point，其在高性能数据中心和内存领域的广阔前景也引起了业界的普遍关注。