A legtöbb teljesítménymodul-konstrukció manapság alumínium-oxidból (Al2O3) vagy AlN-ből készült kerámián alapul, de a teljesítményigények növekedésével a tervezők más hordozóanyagokat is keresnek. Az EV alkalmazásokban például a kapcsolási veszteségek 10%-kal csökkennek, ha a chip hőmérséklete 150°C-ról 200°C-ra megy. Ezenkívül az új csomagolási technológiák, mint például a forrasztásmentes modulok és a huzalkötésmentes modulok a meglévő hordozókat teszik a leggyengébb láncszemlé.

Egy másik fontos tényező, hogy a terméknek hosszabb ideig kell kitartania zord körülmények között, például a szélturbinákban. A szélturbinák becsült élettartama minden környezeti körülmény között tizenöt év, ami arra készteti az alkalmazás tervezőit, hogy kiváló hordozótechnológiákat keressenek.

A szilícium-karbid-komponensek növekvő felhasználása a továbbfejlesztett szubsztrátum-alternatívák harmadik tényezője. A hagyományos modulokhoz képest az első optimális csomagolású SiC modulok 40-70 százalékos veszteségcsökkenést mutattak, de azt is megmutatták, hogy szükség van innovatív csomagolási technikákra, beleértve a Si3N4 szubsztrátumokat is. Mindezek a tendenciák korlátozzák a hagyományos Al2O3 és AlN hordozók jövőbeni funkcióját, míg a Si3N4 alapú hordozók a jövőbeni nagy teljesítményű teljesítménymodulok anyaga lesznek.

A szilícium-nitrid (Si3N4) kiváló hajlítószilárdsága, nagy törési szilárdsága és magas hővezető képessége miatt kiválóan alkalmas erősáramú elektronikai hordozókhoz. A kerámia tulajdonságai és a kritikus változók összehasonlítása, mint például a részleges kisülés vagy repedésképződés, nagy hatással van a végső hordozó viselkedésére, például a hővezető képességre és a hőciklus viselkedésére.

A hővezető képesség, a hajlítószilárdság és a törési szilárdság a legfontosabb tulajdonságok a teljesítménymodulok szigetelőanyagának kiválasztásakor. A nagy hővezető képesség elengedhetetlen a gyors hőelvezetéshez a teljesítménymodulban. A hajlítószilárdság fontos a kerámia szubsztrátum kezeléséhez és felhasználásához a csomagolási folyamat során, míg a törési szilárdság fontos annak meghatározásához, hogy mennyire lesz megbízható.

Alacsony hővezető képesség és alacsony mechanikai értékek jellemzik az Al2O3-at (96%). A 24 W/mK hővezető képesség azonban a mai szabványos ipari alkalmazások többségéhez megfelelő. Az AlN nagy, 180 W/mK hővezető képessége a legnagyobb előnye, mérsékelt megbízhatósága ellenére. Ez az Al2O3 alacsony törési szilárdságának és hasonló hajlítószilárdságának az eredménye.

A nagyobb megbízhatóság iránti növekvő igény a ZTA (cirkónium-oxid edzett alumínium-oxid) kerámiák legújabb fejlődéséhez vezetett. Ezeknek a kerámiáknak lényegesen nagyobb a hajlítószilárdsága és a törési szilárdsága, mint más anyagoknak. Sajnos a ZTA kerámiák hővezető képessége összehasonlítható a szabványos Al2O3-éval; ennek eredményeként használatuk a legnagyobb teljesítménysűrűségű, nagy teljesítményű alkalmazásokban korlátozott.

Míg a Si3N4 kiváló hővezető képességet és mechanikai teljesítményt egyesít. A hővezető képesség 90 W/mK-ra adható, törési szívóssága pedig a legmagasabb az összehasonlított kerámiák közül. Ezek a jellemzők azt sugallják, hogy a Si3N4 lesz a legnagyobb megbízhatóság fémezett hordozóként.