上海微系统所围绕纳电子材料与器件，纳米生物芯片和微能源等高科技前沿领域，研究并重点发展新型相变材料和相变存储器、微纳生化传感器和镍氢动力电池及关键材料。

在新型相变材料和相变存储器方面，创立与发展了快速发现新型相变材料的理论，研制出多种具有自主知识产权的新材料，包括SiSb、GeTi等新型存储材料和TiO₂、GeN等过渡层材料；纳米加工与组装技术实现了重大突破，制备出高密度、海量存储单元，建立了扣除累积效应存储单元、阵列与原形芯片的测试与数据分析系统，研制出具有存储功能的PCRAM单元阵列，其擦写次数达到10⁹以上；研制出1Mbit的PCRAM芯片，实现存储功能，为自主开发奠定坚实基础；开辟了我国PCRAM研究领域，研究水平处于国内领先，达到国际先进水平。研制出1MbPCRAM芯片，实现了存储功能，为自主开发奠定坚实基础；开辟了我国PCRAM研究领域，研究水平处于国内领先，达到国际先进水平。