Nö. Das WOW64-Subsystem stellt einen Layer zur Verfügung, der einen 32bit-Prozess isoliert und verhindert, dass dort fehlerhafte Zugriffe auf die Registry oder bestimmte Files erfolgen.
Bei einem x64-Prozessor werden die entsprechenden x86-Befehle nativ ausgeführt. Also ohne Geschwindigkeitsverlust.
Lediglich bei dem Itanium-Prozessor (IA64) findet eine tatsächliche Emulierung der Befehle statt, weil der Prozessor diese nicht unterstützt. Dort kann es zu Performance-Problemen kommen.
Ein 32bit-Prozess kann unter einem x64-Windows-OS auch mehr als 2GB nutzen - vorausgesetzt ein entsprechendes Flag ist bei der Anwendung gesetzt.
Quelle:
MSDN