在传统的冯·诺依曼体系结构中，逻辑计算单元（CPU）和数据存储单元（memory）通过总线及各级缓存相连接。随着数据量的增大和数据处理速率的提升，由于逻辑计算和存储功能相互分离而导致的系统功耗、延时的增加，被研究者称为“冯·诺依曼瓶颈”。如何在同一器件结构中将逻辑计算和数据存储相结合是长期以来备受关注的重大科学问题之一。同时，随着摩尔定律不断逼近CMOS器件的物理极限，以磁性存储器（MRAM）和阻变式存储器（RRAM）为代表的非易失存储器，凭借其低功耗、高读写速度、无限次擦写和多态存储等特点，成为取代目前基于CMOS的主流存储器（SRAM、DRAM）的有力竞争者。如何利用具有非易失特性的存储器件实现逻辑计算和数据存储的有效统一，是突破“冯·诺依曼瓶颈”问题的关键。

北航费尔北京研究院赵巍胜教授课题组和法国科学院DafinéRavelosona教授课题组合作设计并成功实现了一种具有阻变增强特性的磁性隧道结（Re-MTJ）器件，通过分别控制磁性隧道结（MRAM核心器件）和环绕结区的导电丝通道（RRAM核心功能部分），在单一器件单元中同时实现了可独立控制的基于自旋转移力矩效应的磁性翻转（magnetic switching）和基于氧离子移动的电阻翻转（resistiveswitching）。该工作表明，Re-MTJ可在同一器件中利用磁性隧道结进行高速、无限次擦写的逻辑计算，利用导电丝通道进行非易失的可靠性存储，从而将逻辑计算和数据存储的相结合，实现逻辑存储器（logic-in-memory）和神经网络计算（neuromorphiccomputing）。该工作为在后摩尔时代实现非冯·诺依曼体系结构提供了新的思路。

相关论文于2017年12月以Full Paper的形式被WILEY出版社旗下期刊Advanced Electronic Materials（链接为）接收，并作为2018年3月的封面文章予以简要介绍（链接为）。Advanced Electronic Materials作为Advanced Materials家族系列的子刊，具有世界顶级的遴选标准和影响力。该期刊面向的读者人群包括但不限于物理、材料、化学、生物、环境领域的科学家和工程师，主要刊登材料科学、物理科学、生物科学和电子工程技术等领域的基础性科学研究，特别强调工作的原创性和系统性。

北航费尔北京研究院赵巍胜教授为论文通讯作者，博士生张雨为论文第一作者。本工作获得了法国科学院，北京市高精尖中心“大数据与脑机智能”，北京市科委及国家自然基金委的经费支持。