Desarrollé mucho del componente Zend_Db para Zend Framework a través de la versión 1.0. El objetivo era que los adaptadores funcionaran de forma idéntica, o lo más parecido posible a la extensión PHP.
Se puede ejecutar el mismo conjunto de pruebas unitarias en ambos adaptadores MySQL, prácticamente sin diferencia. En cuanto al rendimiento, no hay una diferencia medible.
La razón por la que elegiría uno sobre el otro, y la única razón por la que admitimos Mysqli, en lugar de solo PDO_MySQL, es que necesita implementar en un entorno PHP donde no tiene la extensión PDO habilitada, y no No tienes el privilegio de modificar el entorno. Por ejemplo, un entorno de alojamiento básico.