1. 最適化についての確認
ビルドログを確認してO3であることを確認しました。
また、
time ./Release/bin/clang -cc1 -version
の実行結果が
LLVM version 3.3svn
Optimized build.
Built Feb 14 2013 (12:11:02).
Default target: i386-pc-cygwin
Host CPU: core-avx-i
となり、最適化されていることがわかります。

2. パッケージのソースからビルドを試さないとなんとも言えんな。俺が知ってる回避策は LIBS=-static
LIBSは make 引数？ configure前引数のどちらでしょう？
configure の --enable-embed-stdcxx=yes と同等ではない？
ちなみに --enable-shared --enable-embed-stdcxx を同時指定して作成された makefile だと
ビルド後半でリンクエラー終了（うろおぼえ）してました。

3. $ make VERBOSE=1 REQUIRES_RTTI=1 OPTIMIZE_OPTION="-g -O2 -fomit-frame-pointer"
これも結果変わりませんでした。

4. アンチウイルスを止めてみたらどうかね？
とめました。また、アンチウィルスのせいだった場合cygwinバンドル版も遅くなるきがするのですが・・。

5. cygwinバンドル版3.1-3ソース
とりあえず落として中身を見ました。 ./llvm-3.1-3-src/llvm.cygport
内にconfigureオプションの記述がありました。
cygconf --disable-assertions --enable-optimized --enable-debug-runtime \
--enable-debug-symbols --enable-targets=all \
--enable-libffi --enable-shared --disable-embed-stdcxx \
--with-gcc-toolchain=/usr
見てる限り大体同じような感じでした。 あれ？シンボル込み？？ってところ意外は。