Ok, descobri. Parece que tanto o nginx quanto o fcgiwrap possuem buffering indesejável no lugar. Para o nginx parece que pode ser desabilitado através da configuração enquanto o fcgiwrap precisa de um patch.
Eu postei um debdiff para o fcgiwrap no link isso adiciona uma nova opção NO_BUFFERING
Em seguida, a configuração do nginx precisa ser alterada para passar a opção NO_BUFFERING para fcgiwrap e para desativar o buffer dentro do nginx.
Para fazer isso, adicionei algumas configurações imediatamente antes e depois do "include fastcgi_params;" linha.
#note: NO_BUFFERING relies on a patched fcgiwrap.
fastcgi_param NO_BUFFERING 1;
include fastcgi_params;
gzip off;
fastcgi_buffering off;