本发明题为“深度神经网络在非易失性存储器中的垂直映射和计算”。本发明提供了一种非易失性存储器结构，该非易失性存储器结构能够存储深度神经网络(DNN)的层并在该结构内执行推断操作。接合管芯对的叠堆通过硅通孔连接。每个接合管芯对包括：存储器管芯，具有一个或多个存储器阵列，神经网络的层被映射到该存储器阵列上；和外围电路管芯，包括用于执行接合管芯对的卷积或乘法的控制电路。该乘法可以在存储器管芯上的阵列内或在外围电路管芯上的逻辑内完成。该阵列可形成为沿着通孔的列，从而允许通过沿着列上下传播输入来执行推断操作，其中一个层级的输出为后续层的输入。