Šiandien dauguma galios modulių konstrukcijų yra pagrįsti keramika, pagaminta iš aliuminio oksido (Al2O3) arba AlN, tačiau didėjant eksploatacinių savybių reikalavimams, dizaineriai ieško kitų substratų. Pvz., EV įrenginiuose perjungimo nuostoliai sumažėja 10%, kai lusto temperatūra nukrenta nuo 150 °C iki 200 °C. Be to, naujos pakavimo technologijos, tokios kaip moduliai be litavimo ir moduliai be laidų, daro esamus substratus silpniausia grandimi.

Kitas svarbus veiksnys yra tai, kad produktas turi ilgiau tarnauti atšiauriomis sąlygomis, pavyzdžiui, vėjo turbinose. Numatomas vėjo turbinų eksploatavimo laikas visomis aplinkos sąlygomis yra penkiolika metų, todėl šios programos dizaineriai ieško geresnių substrato technologijų.

Didesnis SiC komponentų panaudojimas yra trečias veiksnys, skatinantis patobulintas substrato alternatyvas. Palyginti su įprastais moduliais, pirmieji SiC moduliai su optimalia pakuote parodė nuostolių sumažėjimą nuo 40 iki 70 procentų, tačiau taip pat parodė naujoviškų pakavimo metodų, įskaitant Si3N4 substratus, būtinybę. Visos šios tendencijos apribos būsimą tradicinių Al2O3 ir AlN substratų funkciją, tuo tarpu Si3N4 pagrindu pagaminti substratai bus pasirinkta medžiaga būsimiems didelio našumo galios moduliams.

Silicio nitridas (Si3N4) puikiai tinka galingiems elektroniniams pagrindams dėl savo didelio stiprumo lenkimo, didelio atsparumo lūžiams ir didelio šilumos laidumo. Keramikos savybės ir kritinių kintamųjų, tokių kaip dalinis iškrovimas ar įtrūkimų susidarymas, palyginimas turi didelę įtaką galutiniam substrato elgsenai, pavyzdžiui, šilumos laidumui ir šiluminio ciklo elgsenai.

Šilumos laidumas, atsparumas lenkimui ir atsparumas lūžiams yra svarbiausios savybės renkantis izoliacines medžiagas galios moduliams. Didelis šilumos laidumas yra būtinas norint greitai išsklaidyti šilumą maitinimo modulyje. Atsparumas lenkimui yra svarbus nustatant, kaip keraminis pagrindas yra tvarkomas ir naudojamas pakavimo procese, o atsparumas plyšimui yra svarbus norint išsiaiškinti, koks jis bus patikimas.

Žemas šilumos laidumas ir žemos mechaninės vertės apibūdina Al2O3 (96%). Tačiau 24 W/mK šilumos laidumas yra tinkamas daugeliui standartinių šių dienų pramoninių pritaikymų. Didelis AlN šilumos laidumas – 180 W/mK – yra didžiausias privalumas, nepaisant vidutinio patikimumo. Taip yra dėl mažo Al2O3 atsparumo lūžiams ir panašaus stiprumo lenkimui.

Didėjanti didesnio patikimumo paklausa lėmė naujausius ZTA (cirkoniu grūdinto aliuminio oksido) keramikos pažangą. Ši keramika turi žymiai didesnį atsparumą lenkimui ir atsparumą lūžiams nei kitos medžiagos. Deja, ZTA keramikos šilumos laidumas yra panašus į standartinio Al2O3; dėl to jų naudojimas didelės galios įrenginiuose su didžiausiu galios tankiu yra ribojamas.

Nors Si3N4 derina puikų šilumos laidumą ir mechanines savybes. Šilumos laidumo koeficientas gali būti nurodytas ties 90 W/mK, o jo atsparumas plyšimui yra didžiausias tarp lyginamų keramikų. Šios charakteristikos rodo, kad Si3N4 kaip metalizuotas substratas bus patikimiausias.