Não canalize um arquivo através da aplicação PHP, é muito ineficaz. Você pode facilmente usar a funcionalidade interna do Nginx exatamente para isso. É chamado X-Accel-Redirect
e esse é o cabeçalho que você precisa retornar do PHP. O Nginx irá vê-lo e enviar o arquivo para um navegador, enquanto o seu processo PHP já está livre para servir outras requisições.
A documentação é aqui