вы вообще рефакторингом занимались?
если да - ставьте апач (обязательно второй, желательно 2.2.0)
бэкендом, нгинкс - фронтендом и смотрите на результат. Если не
устраивает - рефакторинг + memcached, варианты с переводом приложения
на яву (если это имеет смысл для веб-приложения) не рассматриваются по
той причине, что пхп в данное время очень быстр, и дело скорее всего в
коде вашего приложения, нежели в его неимоверной величине или
требовательности к ресурсам. Как еще один вариант - писать Cgi-шки на
си из особо требовательных скриптов.