Enquanto o verniz é absolutamente fantástico com sua VCL flexível, é realmente mais adequado para o armazenamento em cache de sites dinâmicos. Parece haver um consenso geral sobre o nginx superando o verniz (pelo menos em pequenos objetos estáticos).
Você pode tanto proxy_cache, fastcgi_cache ou simplesmente servir de disco diretamente usando nginx. Eu sei que ele suporta memcached, mas o único benefício com o memcached seria se você tivesse vários servidores compartilhando o mesmo cache - além disso eu só vejo uma sobrecarga extra.
Você poderia deixar seu sistema de arquivos (e Espero que o controlador RAID) cache os dados (mais utilizados), ou apenas colocá-lo em um disco virtual!
Estou confiante de que um servidor xeon com pouco orçamento e com alguns GB de memória RAM irá lidar com alguns milhares de solicitações por segundo, já que você só está servindo conteúdo estático. Também acho que é possível pré-compactar todo o conteúdo estático, para que você não adicione esse ovearhead extra a cada solicitação.