HBF란 무엇일까? 개인용 컴퓨터는 1980년대 CPU 중심 구조로 출발했다. 초기에는 연산을 담당하는 CPU와 임시 저장 공간인 RAM, 그리고 플로피디스크 같은 외부 저장장치가 명확히 분리된 단순한 구조였다. 이후 하드디스크와 운영체제가 컴퓨터 내부로 들어오면서 PC는 독립적인 시스템으로 발전했고, CPU 성능의 지속적 향상이 컴퓨팅 성장을 이끌었다.
1990년대 그래픽 환경과 3D 게임의 등장으로 연산량이 폭증하면서 CPU 단독 처리의 한계가 드러났고, 병렬 연산에 특화된 GPU가 등장했다. CPU는 제어와 판단을, GPU는 대규모 계산을 담당하는 역할 분담 구조가 자리 잡았다. 이와 함께 연산 속도에 비해 느린 메모리 접근이 새로운 병목으로 떠올랐다.
이 문제를 해결하기 위해 GPU에 밀착된 고대역폭 메모리인 HBM이 등장했고, 대용량·장기 저장은 NAND가 맡는 계층형 메모리 구조가 형성되었다. 그러나 AI 시대에는 계산 시간보다 데이터 이동과 대기 시간이 더 큰 비중을 차지하게 되었고, 특히 NAND 접근 지연이 전체 효율을 떨어뜨리는 요인이 되었다.
이러한 배경에서 HBM과 NAND 사이를 잇는 중간 계층 메모리인 HBF(High Bandwidth Flash) 개념이 등장했다. HBF는 자주 사용하는 데이터를 빠르게 저장·전달해 GPU 유휴 시간을 줄이는 보조 저장소로, NAND를 대체하기보다는 병목을 완화하는 역할을 한다. HBM과 유사한 적층 기술이 핵심이기 때문에, HBM에서 앞서 있는 기업들이 HBF 경쟁에서도 유리한 위치를 점하고 있다.
결국 HBF는 메모리의 ‘속도 vs 용량’ 이분법을 확장한 결과물로, AI 컴퓨팅에서 가장 느린 구간을 줄이기 위한 다음 단계의 진화다. 컴퓨팅 구조의 역사는 새로운 연산 능력을 만드는 과정이 아니라, 가장 느린 병목을 제거해 나가는 과정임을 이 흐름은 잘 보여준다.
목차
1. 개인용 컴퓨터의 탄생과 기본 구조
초기의 개인용 컴퓨터는 최소한의 부품으로 작동했다.
연산과 저장, 실행이 명확히 분리된 구조였다.
모든 진화의 출발점은 이 단순한 구조였다.
컴퓨터의 뇌, CPU의 등장
1983년 IBM의 XT는 인텔 8088 CPU를 중심으로 작동했다.
CPU는 명령을 해석하고 계산하는 중앙처리장치였다.
당시 컴퓨터 성능의 거의 전부는 CPU가 결정했다.
메모리와 저장의 분리
RAM은 전원이 꺼지면 사라지는 임시 공간이었다.
ROM에는 부팅을 위한 BIOS만 들어 있었다.
데이터 저장은 플로피디스크가 전담했다.
플로피 기반 컴퓨팅의 한계
운영체제와 프로그램은 디스크를 갈아 끼워야 했다.
작업 흐름이 느리고 불편했다.
저장장치의 중요성이 본격적으로 드러나기 시작했다.
2. 하드디스크와 운영체제의 내장
저장은 외부에서 내부로 이동했다.
컴퓨터는 독립적인 시스템이 되었다.
사용 방식 자체가 바뀌었다.
AT와 하드디스크의 등장
1984년 AT는 하드디스크에 DOS를 내장했다.
부팅 과정이 단순해졌다.
플로피는 보조 수단으로 밀려났다.
CPU의 세대 진화
XT, AT, 386, 486, 펜티엄으로 CPU는 고도화됐다.
클럭과 명령어 처리 능력이 급격히 향상됐다.
그러나 새로운 병목이 나타났다.
그래픽 시대의 개막
윈도우 3.0과 게임은 연산량을 폭증시켰다.
CPU 단독 처리의 한계가 드러났다.
그래픽 전용 연산의 필요성이 생겼다.
3. GPU의 등장과 병렬 연산 구조
연산은 더 이상 하나의 두뇌로 감당할 수 없었다.
병렬 처리가 새로운 해법이 되었다.
GPU는 게임을 넘어 계산 장치가 되었다.
GPU의 탄생
NVIDIA의 GPU는 그래픽 전용 칩으로 출발했다.
수많은 연산을 동시에 처리하는 구조였다.
이는 계산 가속기로 확장됐다.
CPU와 GPU의 역할 분담
CPU는 제어와 판단을 맡았다.
GPU는 대규모 계산을 처리했다.
컴퓨팅 구조가 이원화됐다.
DRAM 병목의 등장
연산 속도는 빨라졌지만 메모리는 느렸다.
CPU와 GPU는 데이터를 기다리기 시작했다.
메모리 대역폭이 핵심 문제가 되었다.
4. HBM과 NAND의 분업 구조
메모리는 다시 진화했다.
속도와 용량의 역할이 분리됐다.
AI 시대의 기본 구조가 형성됐다.
HBM의 역할
HBM은 GPU 옆에 붙어 고속 데이터를 공급했다.
짧고 빠른 데이터 교환에 최적화됐다.
대역폭 문제를 해결했다.
NAND의 역할
NAND는 대용량·장기 저장을 담당했다.
속도는 느리지만 비용 효율이 높았다.
HBM의 부족한 저장 능력을 보완했다.
CPU-GPU-HBM-NAND 구조의 완성
연산과 저장이 계층화됐다.
각 부품은 최적의 역할을 맡았다.
그러나 또 다른 병목이 나타났다.
5. HBF의 등장과 다음 단계
AI는 계산보다 대기 시간이 더 길었다.
저장장치 접근이 시간을 잡아먹었다.
중간 계층이 필요해졌다.
HBF의 개념
HBF는 HBM과 NAND 사이의 완충지대다.
자주 쓰는 데이터를 빠르게 저장한다.
GPU 유휴 시간을 줄이는 것이 목적이다.
기술적 유리한 위치
HBF는 적층 기술이 핵심이다.
HBM 기술을 가진 기업이 유리하다.
SK하이닉스와 삼성전자가 앞서 있다.
상용화 일정과 의미
SK하이닉스는 2026년 샘플, 2027년 양산을 목표로 한다.
HBF는 NAND를 대체하지는 않는다.
하지만 AI 메모리 구조의 핵심 축이 될 가능성이 있다.
한 장 요약
- 컴퓨터 구조는 CPU → GPU → 메모리 계층화로 진화했다
- AI 시대 병목은 연산이 아니라 저장 접근 시간이다
- HBF는 HBM과 NAND 사이의 중간 메모리다
- HBM 강자가 HBF에서도 유리하다
- 다음 메모리 경쟁의 핵심 키워드는 대역폭 + 계층 구조
오늘의 사유
컴퓨팅의 역사는 빠르게 계산하는 법보다, 기다리지 않게 만드는 법의 역사에 가깝다. CPU가 빨라지면 메모리가 문제였고, 메모리가 빨라지면 저장이 발목을 잡았다. HBF는 기술의 정점이라기보다, 이 끝없는 병목 제거 과정의 다음 한 걸음이다. 혁신은 언제나 가장 느린 곳에서 시작된다.