Der 90s2313-10 ist schon etwa älter als der neue Ersatz Tiny2313. Der alte war wirklich nur bis 10 MHz spezifiziert.

Bei den µCs ist beim Übertakten auch die Wärmeabgabe das kleinste Problem. Da hat man ohnehin nur etwa 100 mW (20 mA bei 5 V). Der Teil der vermutlich als erstes versagt ist der Flash-speicher. Der µC wrd also einfach mit zunehend höherer Wahrscehinlichkeit was fasches rechnen.
So einfach ist die Umrechnung Spannung - Temperatur - Geschwindigkeit nicht, besonders an den Grenzen.

Bei den eher geringen Preisen lohnt es sich nicht die µCs so aufwendig nach Qualität (maximaler Frequenz) zu sortieren und seperat zu verkaufen. Es kann entsprechend sein das man auch mal einen erwischt der deutlich schneller könnte, ist aber nicht garantiert. Einige gehen auch wirklich nicht viel schneller als angegeben.

Wenn die Rechenleistung knapp wird, wäre ein anderer µC wie Xmega... , PCI32 oder ARM die bessere Wahl als noch 20% mehr, auf kosten der Zuverlässigkeit rauszukitzeln.