Hola, no soy un experto en AVR, pero se que arquitectonicamente tienen los 8 bits y de 32 bits ( AVR32 ), después entre ellos se diferencian, como en todas las demas empresas, en los perifericos, RAM, FLASH, etc, etc. La serie XMega es de 8 bits pero tiene algunas extensiones de hardware, ejemplo máquina criptográfica incorporada, etc.
Saludos !