Hola,
El bajón de rendimiento que notas es debido a que copiar un archivo de un lado a otro no consiste únicamente en copiar los datos en sí, sino que cada archivo conlleva una sobrecarga del propio S.O., el sistema de archivos que contenga el disco, la E/S hardware en si, es decir, copias el fichero pero también lo das de alta el en el sistema de archivos, actualizas sus punteros de inicio y fin, modificas sus permisos y/o acls, vamos una burrada de operaciones a mayores que la copia en si.
¿Porqué la copia secuencial es tan rápida?, porque haces todas esas operaciones una vez, y copias chorrocientos bloques de datos seguidos.
La lectura/escritura de tantos archivos siempre será lenta, incluso sería comparativamente lenta en memoria.
Un saludo.