щас пытаюсь то же самое сделать, похоже нужно будет в отдельной директории кросскоомпилить небольшую 64 систему - bin-utils, gcc, glibc и потом уже с помощью всего этого собирать ядро 64-бита. И не забыть в нём включить эмуляцию 32-бит =))) А потом потихоньку пересобирать всё остальное.
А просто make xconfig ARCH=x86_64 не работает, при компиляции сразу ругается.