Lielākā daļa jaudas moduļu dizainu mūsdienās ir balstīti uz keramiku, kas izgatavota no alumīnija oksīda (Al2O3) vai AlN, taču, pieaugot veiktspējas prasībām, dizaineri meklē citus substrātus. Piemēram, EV lietojumos pārslēgšanās zudumi samazinās par 10%, kad mikroshēmas temperatūra pazeminās no 150°C līdz 200°C. Turklāt jaunas iepakošanas tehnoloģijas, piemēram, moduļi bez lodēšanas un moduļi bez stiepļu saitēm, padara esošos substrātus par vājāko posmu.

Vēl viens svarīgs faktors ir tas, ka produktam ir jākalpo ilgāk skarbos apstākļos, piemēram, vēja turbīnās. Paredzamais vēja turbīnu kalpošanas laiks jebkuros vides apstākļos ir piecpadsmit gadi, liekot šīs lietojumprogrammas dizaineriem meklēt izcilas substrātu tehnoloģijas.

Palielināta SiC komponentu izmantošana ir trešais faktors, kas veicina uzlabotas substrāta alternatīvas. Salīdzinot ar parastajiem moduļiem, pirmie SiC moduļi ar optimālu iepakojumu parādīja zaudējumu samazinājumu par 40 līdz 70 procentiem, bet arī parādīja nepieciešamību pēc novatoriskām iepakošanas metodēm, tostarp Si3N4 substrātiem. Visas šīs tendences ierobežos tradicionālo Al2O3 un AlN substrātu turpmāko darbību, savukārt substrāti, kuru pamatā ir Si3N4, būs izvēles materiāls nākotnes augstas veiktspējas jaudas moduļiem.

Silīcija nitrīds (Si3N4) ir labi piemērots jaudas elektroniskām pamatnēm, jo ​​tam ir izcila lieces izturība, augsta izturība pret lūzumiem un augsta siltumvadītspēja. Keramikas īpašībām un kritisko mainīgo lielumu salīdzinājumam, piemēram, daļējai izlādei vai plaisu veidošanās, ir liela ietekme uz substrāta galīgo uzvedību, piemēram, siltuma vadītspēju un termiskās cikla uzvedību.

Siltumvadītspēja, lieces izturība un izturība pret lūzumiem ir vissvarīgākās īpašības, izvēloties izolācijas materiālus jaudas moduļiem. Augsta siltumvadītspēja ir būtiska ātrai siltuma izkliedēšanai jaudas modulī. Lieces izturība ir svarīga, lai keramikas pamatne tiktu apstrādāta un izmantota iepakošanas procesā, savukārt izturība pret lūzumiem ir svarīga, lai noteiktu, cik uzticama tā būs.

Zema siltumvadītspēja un zemas mehāniskās vērtības raksturo Al2O3 (96%). Tomēr siltumvadītspēja 24 W/mK ir pietiekama lielākajai daļai mūsdienu standarta rūpniecisko lietojumu. AlN augstā siltumvadītspēja 180 W/mK ir tā lielākā priekšrocība, neskatoties uz tā mēreno uzticamību. Tas ir Al2O3 zemās izturības pret lūzumiem un salīdzināmās lieces izturības rezultāts.

Pieaugošais pieprasījums pēc lielākas uzticamības izraisīja jaunākos sasniegumus ZTA (rūdīta alumīnija oksīda) keramikā. Šai keramikai ir ievērojami lielāka lieces izturība un izturība pret lūzumiem nekā citiem materiāliem. Diemžēl ZTA keramikas siltumvadītspēja ir salīdzināma ar standarta Al2O3 siltumvadītspēju; līdz ar to to izmantošana lieljaudas lietojumos ar vislielāko jaudas blīvumu ir ierobežota.

Lai gan Si3N4 apvieno izcilu siltumvadītspēju un mehānisko veiktspēju. Siltumvadītspēju var norādīt pie 90 W/mK, un tās izturība pret lūzumiem ir visaugstākā starp salīdzināmajām keramikām. Šīs īpašības liecina, ka Si3N4 būs visaugstākā uzticamība kā metalizētam substrātam.